关键词： 镁锂基复合材料   TiC颗粒   显微组织   力学性能  

摘要： 强度不足是限制镁锂合金材料研究和应用的难题之一,复合化是提高金属材料强度的一条有效途径。本文采用搅拌铸造法制备了颗粒增强xTiC/LA123复合材料,并对其进行轧制变形。通过XRD、SEM和力学性能测试,研究TiC颗粒对铸态及轧制态xTiC/LA123复合材料力学性能及显微组织的影响。结果表明:随着TiC含量的升高,铸态复合材料晶粒尺寸降低,强度先升后降,在TiC的质量分数为6%时强度最高,屈服强度及抗拉强度为152、156 MPa。轧制后TiC颗粒沿轧制方向呈流线状分布,且强度变化规律与铸态复合材料规律一致,随TiC含量升高先升后降,屈服强度及抗拉强度升至237、252 MPa,比铸态分别提高了43%和44%。

关键词： 新型互连材料   石墨烯   等离子体化学气相沉积   衬底偏压   电导率   热应力  

摘要： 随着后端互连间距和横截面积的持续减小,Cu面临着电阻率、电迁移和RC延迟等挑战.石墨烯覆盖Cu后形成的复合材料(Cu-Gr),可以显著降低Cu线电阻率,提高其电流密度与抗电迁移性能,能有效应对当前纯Cu互连所面临的挑战.本文首先采用物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)制备了100 nm厚的Cu膜,并通过Ar+射频清洗改善了其表面能.然后利用等离子体化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)在Cu表面沉积石墨烯,通过调节衬底偏压至75 V,最终在Cu表面沉积出了具有低缺陷密度、较高平整度的少层石墨烯结构的碳薄膜.随后,对Cu-Gr进行了350℃热退火处理来改善其导电性能.结果表明,热退火处理前,在75 V衬底偏压下Cu-Gr的电导率最高,相比较热退火前的Cu,其电导率提升12.64%.热退火处理后,在50 V衬底偏压下Cu-Gr的电导率最高,相比较热退火后的Cu,其电导率提升12.75%.此外,ANSYS有限元分析表明将Cu-Gr应用于超大规模集成电路(very large scale integration circuit,VLSI)互连结构中,在通孔附近的等效热应力最高,其值为35.8 MPa.上层Cu-Gr互连位置等效弹性应变最大,其值为1.1×10^(-4).

关键词： 固体润滑   石墨   环氧树脂   玻璃化转变温度   摩擦系数  

摘要： 固体自润滑材料具有低摩擦、高耐磨性、免维护、环保等特点,越来越受到市场的欢迎。本文选用环氧树脂作为基体材料,高纯鳞片石墨作为润滑剂,制备了石墨/环氧树脂自润滑复合材料。通过使用安东帕流变仪、差示扫描量热仪研究石墨/环氧树脂混合物的黏度、固化温度、玻璃化转变等理化性能,使用全自动邵氏硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉三维表面轮廓仪研究了石墨/环氧树脂复合材料的邵氏A硬度、摩擦学性能,探讨了复合材料中石墨质量分数与复合材料理化性能和摩擦学性能的关系。结果表明,5%石墨/环氧树脂复合材料的邵氏A硬度最大;随着石墨质量分数的增加,材料的黏度变大,玻璃化转变温度先降低而后小幅升高;石墨质量分数的变化不影响材料的固化温度;石墨质量分数的增加总体上会降低材料的摩擦系数;磨痕深度随石墨质量分数的增加而变浅,随载荷的增加而变深。研究结果为自润滑石墨/环氧树脂复合材料的应用提供了技术支撑。

关键词： 微波吸收复合材料   有效吸收带宽   超表面   反射率  

摘要： 目的实现石英纤维增强环氧树脂基复合材料在低厚度(2~4 mm)下的宽频微波吸收,拓展有效吸收带宽(Effective Absorption Bandgap,EAB)。方法基于阻抗匹配与衰减特性设计出石英纤维增强环氧树脂基功能层及其微波吸收复合材料,并利用超表面的电磁谐振增强作用进一步提升EAB。结果F1功能层具有良好的阻抗匹配特性与高频谐振特性,F2功能层具有强损耗与低频谐振特性;以F1与F2分别为阻抗匹配层与损耗层,设计出的厚度为2.04 mm的微波吸收复合材料在8.80~16.95 GHz具有≤–10 dB的反射率(Reflection,R),EAB为8.15 GHz,厚度分别为3.06 mm与4.08 mm的微波吸收复合材料也具有良好的宽带吸收性能;超表面的引入能够改善宽频范围内的阻抗匹配,增强微波吸收复合材料的电磁谐振损耗,从而拓展复合材料的EAB,厚度为3.06mm的复合材料的实测EAB由5.69GHz拓展到10.34GHz,且实测反射率变化趋势与设计结果具有一致性,加载超表面后复合材料的力学强度保持率>96%。结论传统材料的微波吸收机制与超表面的阻抗匹配改善与谐振增强机制相结合可以进一步提升复合材料的微波吸收性能,为后续复合材料的高效微波吸收设计提供一定的参考。

关键词： 柔性应变传感器   导电复合材料   碳纳米管   碳纤维   聚氨酯  

摘要： 通过溶液共混法制备了碳纳米管(CNTs)与碳纤维(CF)复合的导电聚氨酯(PU)基底柔性应变传感器,其特点为高灵敏度、广应变范围和简便制备工艺。具体方法为将CNTs和CF混合后刷涂至PU基底上,形成CNTs/CF/PU导电复合材料。实验采用拉丁方设计法优化实验次数和参数范围,并通过多层感知器(MLP)模型进行数据训练和优化。在150%的大应变条件下,绘制等高线图以分析灵敏度的最佳区域。研究结果显示:增加碳纳米管比例、增加碳材料质量、缩短碳纤维长度以及延长超声处理时间,均对复合材料的灵敏度有积极影响。150%应变下的最佳灵敏度区域(黄色区域)的参数范围具体如下:碳材料质量范围为0.08~0.10 g,CNT比例范围为0.7~0.9,碳纤维长度范围约为0~4 mm,超声时间范围为40~80 min。

关键词： 锌离子电池   V_(2)O_(5)   石墨烯   复合材料   正极  

摘要： 采用溶胶凝胶法结合冷冻干燥技术制备V_(2)O_(5)·nH_(2)O与石墨烯的复合材料,利用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了复合材料的表面形貌和晶体结构,循环伏安和充放电测试研究了该复合材料作为锌离子电池正极材料的储锌性能。结果表明,该复合材料结晶性良好,具有二维的片形貌;在不同的放电制度下,复合材料具有更高的放电比容量,倍率性能更优;复合材料峰电位之差较小,具有赝电容行为,说明其具有良好的可逆性和循环稳定性。

关键词： 环氧树脂   热性能   力学性能   共混改性   液晶结构   复合材料  

摘要： 环氧树脂因其黏结力强、热稳定性好等优点,被广泛应用于涂料、电子封装材料和胶黏剂等领域,但其高交联密度也带来了脆性大、韧性差的问题,成为制约其发展应用的主要因素。采用熔融共混的方法,以3,3′-二氨基二苯砜(3,3′-DDS)为固化剂,用联苯型环氧树脂3,3′,5,5′-四甲基联苯双酚二缩水甘油醚(TMBP)改性高性能环氧树脂(TDE-85)。研究了改性树脂体系的力学性能,偏光显微镜和扫描电子显微镜的分析表明液晶结构能良好分散在环氧树脂基体中并增强增韧。结果表明:当TMBP含量为6wt%时,固化物的力学性能明显提高,冲击强度和弯曲强度分别提高了30%和27%,韧性和强度明显提升;当TMBP含量为4wt%时,拉伸强度和拉伸模量均达到最大,分别为93.69 MPa与5.39 GPa。

关键词： 抗氧剂   反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶   天然橡胶   复合材料   物理机械性能   耐老化性能   耐屈挠疲劳性能  

摘要： 研究了3种抗氧剂对反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)生胶耐老化性能、天然橡胶(NR)/TBIR混炼胶硫化特性和NR/TBIR硫化胶物理机械性能及耐屈挠疲劳性能的影响。结果表明,不同种类抗氧剂对TBIR生胶和NR/TBIR复合材料的防老化效果不同。含有不同抗氧剂的TBIR生胶的氧化诱导温度和氧化诱导时间不同,其中含有受阻酚类、对苯二胺类和亚磷酸酯类复合抗氧剂的TBIR生胶的氧化诱导温度最高、氧化诱导时间最长,其耐热氧老化性能最好。相较于NR混炼胶,不同NR/TBIR混炼胶的最小转矩均有不同程度的增大,焦烧时间延长,正硫化时间缩短,硫化速率加快,其中含有复合抗氧剂混炼胶的硫化速率较其他混炼胶更快。抗氧剂种类对NR/TBIR硫化胶的物理机械性能和常温耐屈挠疲劳性能无显著影响;相较于NR硫化胶,NR/TBIR硫化胶的拉伸强度、定伸应力和扯断伸长率均略降低,耐磨性能均显著提高,而滚动阻力则均显著降低;相较于NR硫化胶,除含有受阻酚类抗氧剂的NR/TBIR硫化胶外,其他硫化胶的老化系数均减小;相较于NR硫化胶,NR/TBIR硫化胶的常温疲劳寿命均显著延长,90℃时的高温疲劳寿命有不同程度的延长,其中仅含有受阻酚类抗氧剂硫化胶的疲劳寿命最长;100℃老化48 h后仅含有受阻酚类抗氧剂NR/TBIR硫化胶的六级疲劳寿命显著延长,而其他NR/TBIR硫化胶和NR硫化胶疲劳寿命基本保持不变。综合而言,受阻酚类抗氧剂对NR/TBIR硫化胶具有较好的热氧老化防护作用。

关键词： 碳纤维成型工艺   汽车零部件   汽车改装   固化温度  

摘要： 碳纤维产品在汽车改装个性化定制领域的需求迅速增长,但其对手工层压技术的研究相对缺乏。研究提出了一种汽车饰件手工碳纤维层压成型的方法,给出了碳纤维饰件优化后参数工艺表和外观质量的评价维度。对底胶粘度与时间的关系、面胶气泡的形成、不均匀压力分布以及避免材料浪费的问题提出了解决办法,并进行实验验证。结果表明,底胶与碳布粘贴的最佳静置时间60 s、面胶固化温度60℃且保温时间10 min为最佳;饰件特征面处面胶涂抹量是平面处的2倍,用薄膜缠绕方法能确保压力均匀,碳布边长大于饰件2 cm为最佳裁剪尺寸,面漆烘干温度为60℃且保温时间20 min为最佳。研究为汽车定制行业改进手工碳纤维层压技术提供了贡献,其应用潜力可扩展至其他需要高性能复合材料解决方案的领域。

关键词： 复合材料   蜂窝结构   破坏机制   渐进失效   缓冲吸能  

摘要： 碳纤维增强复合材料具有优异的力学性能,尤其是缓冲吸能特性。复合材料的结构类型对力学性能的影响很大,合理的结构形状能更好地发挥复合材料的吸能和比吸能潜力。蜜蜂的六角柱蜂巢结构历经自然选择,具有良好的承载稳定性。通过组装和粘接单板制备了周期性正六角柱体蜂窝结构,其单板结构采用T700预浸料经组合模具热压成型获得。通过万能电子材料试验机开展了单板结构的准静态冲击试验,分析了渐进失效和分层破坏机理。为更好地模拟复合材料蜂窝结构的冲击失效行为,基于连续介质损伤力学提出了一种同时考虑复合材料层内和层间的破坏机制,并开发了有限元增量本构模型对单板结构进行仿真,其仿真结果与试验数据吻合较好,验证了有限元方法的可行性。在此基础上,对蜂窝结构进行了仿真模拟,讨论了蜂窝结构的冲击响应,分析了冲击载荷下的失效模式及吸能效果。本文的研究结果证明了蜂窝结构的稳定性和吸能特性,可为复合材料缓冲吸能结构的设计和应用提供参考。